Métaux critiques et terres rares : ces deux startups lyonnaises recyclent (déjà) la matière pour les batteries électriques

DOSSIER. A Lyon, les startups Mecaware et Carester sont positionnées sur le recyclage des batteries. Leurs procédés innovants permettent de revaloriser les métaux critiques et les terres rares, participant ainsi à l'indépendance de la France en matière de mobilité électrique. Indépendance désormais chère à Emmanuel Macron, à travers son plan France 2030. Les deux entreprises portent respectivement des projets d'investissements de près de 50 millions d'euros.

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L'approvisionnement en terres rares et métaux critiques est stratégique pour le développement de la mobilité électrique en France.
L'approvisionnement en terres rares et métaux critiques est stratégique pour le développement de la mobilité électrique en France. (Crédits : DR)

C'est un des enjeux majeurs du plan France 2030, présentés il y a quelques jours par Emmanuel Macron : décarboner l'économie en développant la mobilité électrique mais aussi les panneaux solaires, les éoliennes ou encore de mini-réacteurs nucléaires.

Sauf que ces technologies nécessitent des métaux stratégiques tels que le cobalt, le lithium, le manganèse, le nickel et/ou des terres rares. Or, sur le premier point comme sur le second, la France et l'Europe sont hautement dépendantes de pays miniers. En ce qui concerne les terres rares notamment, 98% de la consommation française sont importées, principalement depuis la Chine.

Cette dépendance fait évidemment peser un risque d'approvisionnement non négligeable sur une industrie française en recherche de décarbonation. Dans ces conditions, France 2030 table sur une sécurisation des approvisionnements en métaux critiques et terres rares, via le recyclage.

Exactement le créneau sur lequel deux startups lyonnaises se sont positionnées : Carester et Mecaware. La première plutôt sur les terres rares, la seconde plus spécifiquement sur les métaux critiques. Les deux sont encore en phase de R&D mais viennent de valider des financements conséquents qui devraient les mener prochainement vers l'industrialisation.

Mecaware : recycler les métaux critiques en valorisant le C02

Mecaware, toute jeune spin-off de l'Institut de Chimie et de Biochimie Moléculaires et supramoléculaires de Lyon (ICBMS), soutenue par la SATT Pulsalys, a été créée par Arnaud Villers d'Arbouet, en s'appuyant sur les travaux du professeur lyonnais Julien Leclaire. Celui-ci a mis au point un procédé d'extraction sélective des métaux, un procédé breveté en 2014 et distingué en 2020 par les sociétés de chimie française et américaine.

L'idée de la jeune pousse : valoriser le CO2 présent dans les fumées déjà rejetées par certaines usines, en le mélangeant à des composés organiques capables de s'associer avec différents métaux contenus dans les broyages des batteries usées, permettant ainsi d'extraire de manière sélective les différents métaux jugés critiques. Ces matières premières stratégiques sont ensuite remises sur le marché sous la forme de ce que le CEO de Mecaware appelle "des lingots verts". Avec un niveau de pureté affiché de plus de 98%.

"Notre technologie permet de valoriser du CO2 tout en fournissant aux industriels une matière première de qualité. Le tout sans effluent", insiste Arnaud Villers d'Arbouet.

Le dirigeant de Mecaware rappelle les enjeux : "A horizon 2030, les gigafactories en cours d'émergence auront besoin de 5 millions de tonnes de métaux critiques pour produire les 600 GWh annoncés. Aujourd'hui, en Europe, il y a zéro approvisionnement local. Le recyclage permettra d'offrir un sourcing, partiel évidemment, mais durable, local et donc sécurisé".

... vers une usine de 50 millions d'euros

Face à ces enjeux gigantesques, Mecaware, qui est actuellement en train d'installer son démonstrateur au sein de la plateforme Axel'One, a su séduire des investisseurs. La startup (6 salariés aujourd'hui) vient de réaliser son premier tour de table : une levée de fonds de 2,5 millions d'euros auprès d'UI Investissement, Kreaxi, EIT Inno Energy, BNP Paribas Développement, Bpifrance, Crédit Agricole Création et le réseau Arts et Métiers Business Angels.

Une deuxième tranche de financement, fin 2022, lui permettra de lancer son pilote préindustriel pour un investissement de l'ordre de 6 millions d'euros. Mecaware est ainsi en veille pour un emplacement de 1.000m² capable de l'accueillir et proche d'un émetteur de CO2.

A l'issue de cette première étape, Arnaud Villers d'Arbouet fixe 2024 comme horizon pour la mise en route de la première usine industrielle. Coût estimé de l'opération : 50 millions d'euros. Un autre tour de table, d'une plus grande envergure, devra alors être mené.

Et cette fois, c'est un site d'un hectare qui sera nécessaire, sur la métropole lyonnaise espère le CEO de Mecaware afin de garder la proximité avec les chercheurs lyonnais.

Cette usine sera en capacité de recycler 5.000 tonnes de matériaux critiques (lithium, cobalt, nickel, manganèse et lanthane). Une cinquantaine d'emplois devrait alors être créé. "Dans une prévision minimaliste, basée sur un cours très bas des métaux, elle générera 50 millions d'euros de chiffre d'affaires".

Le plan de marche de Mecaware prévoit ensuite de dupliquer ce modèle, pensé pour être compact, sur d'autres sites en France et à l'étranger. Y compris au sein des gigafactories. "Cette industrie a la particularité de produire beaucoup de rebuts. En nous pluggant directement sur les lignes de production, nous pourrions réinjecter directement les matériaux écartés".

A quelques kilomètres de Mecaware, toujours à Lyon dans le bastion français de la chimie, Carester planche sur un sujet proche. "Nous ne travaillons pas ensemble mais nous serons probablement amenés à collaborer. Il est très intéressant que deux startups lyonnaises se positionnent en pointe sur ces sujets de recyclage des batteries car les enjeux sont énormes", pointe Arnaud Villers d'Arbouet.

Carester se positionne sur le recyclage des aimants permanents

Créée en 2019 par Frédéric Carencotte (ex directeur général Europe de l'activité surfactant de Solvay) épaulé par une équipe de consultants, Carester s'intéresse plus particulièrement au recyclage des aimants permanents, utilisés notamment pour les moteurs des engins de mobilité électrique.

Ces aimants permanents, à la puissance supérieure à celle des aimants classiques en ferrite, sont fabriqués à base de terres rares, en particulier le neodyme et le prazeodyme. "Elles sont appelées terres rares non pas en raison de leur rareté justement mais parce qu'elles sont extrêmement difficiles à séparer et en raison de leurs spécificités bien particulières. 17 terres différentes sont extraites à la fois de la croute terrestre. Et elles n'ont de valeur qu'une fois séparées", explique Frédéric Carencotte.

Carester a mis au point un procédé de séparation de ces terres, via un processus minutieux faisant intervenir différentes étapes de décantation via l'utilisation de solvants permettant de séparer les terres deux à deux. S'appuyant sur ce savoir-faire, la startup porte un projet d'usine de recyclage des aimants permanents.

"Les terres rares seront extraites des aimants et purifiées pour une qualité aussi parfaite qu'en sortie de mines. Un recyclage à l'infini est possible", promet le dirigeant.

Une opération déjà pratiquée en Chine notamment mais que Carester entend mener avec des procédés beaucoup plus écologiques : 20% de CO2 et 80% de consommation d'eau en moins. "Nous sommes en train de finaliser notre procédé en améliorant encore notre efficacité énergétique", détaille Frédéric Carencotte.

... une usine de 56 millions d'euros dans le viseur également

Un pilote industriel devrait être installé prochainement (pour un recyclage de 400 kilos de terres rares), avec un pied en France et l'autre en Allemagne. L'étape suivante sera la validation, au troisième trimestre 2022, de la construction d'une usine (le lieu est en phase finale de sélection mais sera bien en France) capable de produire 320 tonnes de terres rares à partir de 1.000 tonnes d'aimants.

"Ces aimants sont aujourd'hui broyés, et les terres rares perdues", souligne le dirigeant, précisant qu'il a déjà acheté 5 tonnes d'aimants pour sécuriser les premiers approvisionnements de son site pilote, un enjeu majeur pour ce projet.

Cette usine nécessitera un investissement de 56 millions d'euros, qui sera soutenu à hauteur de 15 millions d'euros par France Relance. Une levée de fonds de 15 à 20 millions d'euros devra être menée dans les prochains mois pour mener ce projet. Une cinquantaine d'emplois seront créés.

En parallèle de cette usine, l'équipe de Carester porte deux autres activités : du conseil aux sociétés minières pour optimiser les procédés de production de terres rares et une activité logiciel. Elle a signé notamment un contrat de 20 ans avec le CEA pour simuler l'extraction des terres rares. "Le CEA avait développé cette solution pour le plutonium, nous travaillons à son adaptation aux terres rares".

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Retrouvez l'intégralité de notre dossier sur "la guerre des métaux stratégiques" :

1/ Un enjeu décisif, édito

Métaux : la bataille à ne pas perdre pour l'Occident

Les 10 métaux stratégiques pour la transition énergétique

Entretien avec le professeur Philippe Chalmin

2/ Le raffinage, l'arme redoutable de la Chine pour dominer le marché

3/ Les Etats-Unis en quête d'autonomie relance le secteur

4/ L'Europe voit son avenir industriel dans le recyclage et les mines

5/ La France, l'innovation pour combler le retard et limiter les ruptures

6/ Semi-conducteurs : le risque de pénurie des... métaux

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